直驅(qū)風力發(fā)電機

1、1.2MW1.2MW直接驅(qū)動型風力發(fā)電機組直接驅(qū)動型風力發(fā)電機組1.2MW1.2MW直接驅(qū)動型直接驅(qū)動型風力發(fā)電機組風力發(fā)電機組直接驅(qū)動風力發(fā)電機組基本結構直接驅(qū)動風力發(fā)電機組基本結構 永磁同步發(fā)電機永磁同步發(fā)電機型式：型式：9696極永磁同步發(fā)電機極永磁同步發(fā)電機定子：三相繞組定子：三相繞組轉(zhuǎn)子：永磁，位于繞組外圈轉(zhuǎn)子：永磁，位于繞組外圈額定功率：額定功率：1200KW1200KW額定電壓：額定電壓：700V700V轉(zhuǎn)速范圍：轉(zhuǎn)速范圍：111120rpm20rpm絕緣等級：絕緣等級：F F防護等級：防護等級：IP54IP54發(fā)電機外徑：發(fā)電機外徑：4500mm 4500mm 定子長度：定子長

2、度：740-800mm740-800mm繞組：采用繞組：采用RofilRofil線線浸漆方式：普通浸漆浸漆方式：普通浸漆 驅(qū)動裝置：驅(qū)動裝置：采用三個相互獨立的變采用三個相互獨立的變頻調(diào)速電機傳動機構。頻調(diào)速電機傳動機構。 后備儲能單元：后備儲能單元：采用大容量電容，采用大容量電容，免維護，可靠性高。免維護，可靠性高。 傳動方式：傳動方式：同步齒型帶，免維護，同步齒型帶，免維護， 成本低。成本低。變距系統(tǒng)設計方案變距系統(tǒng)設計方案主要零部件主要零部件機艙底座機艙底座主要零部件主要零部件輪轂輪轂主要零部件主要零部件永磁電機效率對比1.2MW1.2MW永磁直接驅(qū)動風機功率曲線永磁直接驅(qū)動風機功率曲線

3、發(fā)發(fā) 電電 量量 對對 比比MWMW永磁直驅(qū)發(fā)電機特點永磁直驅(qū)發(fā)電機特點 采用永磁體勵磁采用永磁體勵磁 多極、低速、大容量多極、低速、大容量 外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結構外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結構 與傳統(tǒng)的電勵磁電機相比，永磁電機結構簡單，運行可靠；與傳統(tǒng)的電勵磁電機相比，永磁電機結構簡單，運行可靠；體積小、重量輕；損耗少、效率高；提高了功率質(zhì)量比；體積小、重量輕；損耗少、效率高；提高了功率質(zhì)量比；電機形狀和尺寸可以靈活選擇等優(yōu)點電機形狀和尺寸可以靈活選擇等優(yōu)點 無需直流電無需直流電 無需無功勵磁電流源無需無功勵磁電流源 無需集電環(huán)、電刷裝置無需集電環(huán)、電刷裝置 外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結構外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結構 金風金風62/12

4、00風力發(fā)電機是外轉(zhuǎn)子型，轉(zhuǎn)子位于定子風力發(fā)電機是外轉(zhuǎn)子型，轉(zhuǎn)子位于定子的外部。由于采用這種永磁體外轉(zhuǎn)子結構，與同類電勵磁的外部。由于采用這種永磁體外轉(zhuǎn)子結構，與同類電勵磁風力發(fā)電機相比，金風風力發(fā)電機相比，金風62/1200風力發(fā)電機組的電機的尺風力發(fā)電機組的電機的尺寸和外徑相對較小。下圖顯示了兩種結構的對比。圖中兩寸和外徑相對較小。下圖顯示了兩種結構的對比。圖中兩種結構的氣隙直徑是相同的，因此功率輸出也是相同的。種結構的氣隙直徑是相同的，因此功率輸出也是相同的。 金風金風62/1200風力機外轉(zhuǎn)子直徑僅僅比氣隙直徑大了風力機外轉(zhuǎn)子直徑僅僅比氣隙直徑大了幾厘米，而一般的電機結構高出氣隙直徑很

5、多。電機直徑幾厘米，而一般的電機結構高出氣隙直徑很多。電機直徑小帶來的好處就是重量輕，易于運輸。小帶來的好處就是重量輕，易于運輸。直接驅(qū)動永磁發(fā)電機直接驅(qū)動永磁發(fā)電機磁鋼磁鋼外轉(zhuǎn)子發(fā)電機外轉(zhuǎn)子發(fā)電機,利于磁鋼散熱利于磁鋼散熱 自然自然空氣冷卻空氣冷卻,大的外表面，大的外表面，利于散熱利于散熱不必使用強迫風冷不必使用強迫風冷鐵心鐵心繞組繞組風風定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子抗環(huán)境侵蝕和腐蝕保護抗環(huán)境侵蝕和腐蝕保護無需勵磁能量無需勵磁能量高效高效長壽命的低速發(fā)電機長壽命的低速發(fā)電機 冷卻風道冷卻風道徑向永磁電機結構軸向永磁電機結構 直接驅(qū)動風力發(fā)電機組直接驅(qū)動風力發(fā)電機組 結構形式及工作原理結構形式及工作原理

6、定子支架定子支架零零 部部 件件軸軸加工完的定子支架加工完的定子支架多極永磁發(fā)電機發(fā)電系統(tǒng)多極永磁發(fā)電機發(fā)電系統(tǒng)變速恒頻閉環(huán)控制模型變速恒頻閉環(huán)控制模型 風 機風轉(zhuǎn)速 傳感器發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速發(fā)電機轉(zhuǎn)矩需求控制器需求轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速槳距執(zhí)行機構葉片槳距槳距需求 變流系統(tǒng)原理框圖變流系統(tǒng)原理框圖 =M永磁發(fā)電機三相整流升降壓逆變?yōu)V波器電網(wǎng)變壓器ABCDEF1234567變流器 多極永磁發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng)結構如圖所示。風力多極永磁發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng)結構如圖所示。風力機與發(fā)電機直接相連機與發(fā)電機直接相連,風力機采用變槳距功率控制方式實風力機采用變槳距功率控制方式實現(xiàn)最有效運行?，F(xiàn)最有效運行。 永磁發(fā)電機

7、的定子與普通交流電機相同永磁發(fā)電機的定子與普通交流電機相同,轉(zhuǎn)子為永磁轉(zhuǎn)子為永磁式結構式結構,無需勵磁繞組無需勵磁繞組,因此不存在勵磁繞組損耗因此不存在勵磁繞組損耗,提高了效提高了效率。轉(zhuǎn)子上沒有滑環(huán)率。轉(zhuǎn)子上沒有滑環(huán),運行更安全可靠。但是它的不足之運行更安全可靠。但是它的不足之處是處是,它因使用磁性材料如釹鐵硼和釤鈷等而成本很高它因使用磁性材料如釹鐵硼和釤鈷等而成本很高,而而且電機的電壓調(diào)節(jié)性能差。且電機的電壓調(diào)節(jié)性能差。 此外此外,這種系統(tǒng)的變速恒頻控制也在定子電路實現(xiàn)這種系統(tǒng)的變速恒頻控制也在定子電路實現(xiàn),電電力電子變換器的容量要求與發(fā)電機額定容量相同力電子變換器的容量要求與發(fā)電機額定容

8、量相同,增加了增加了系統(tǒng)損耗。系統(tǒng)損耗。類類 型：三葉片、上風向、變速變槳功率調(diào)節(jié)、永磁直接驅(qū)動。型：三葉片、上風向、變速變槳功率調(diào)節(jié)、永磁直接驅(qū)動。額定功率：額定功率： 1200kW1200kW葉輪直徑：葉輪直徑： 62m62m傳動類型：傳動類型： 直接驅(qū)動直接驅(qū)動發(fā)電機類型：發(fā)電機類型： 永磁同步發(fā)電機永磁同步發(fā)電機控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)： 計算機控制，遠程監(jiān)控計算機控制，遠程監(jiān)控偏航系統(tǒng)：偏航系統(tǒng)： 主動對風主動對風切入風速：切入風速： 3-4m/s3-4m/s額定風速：額定風速： 12m/s12m/s切出風速：切出風速： 25m/s25m/s安全風速：安全風速： 70m/s70m/s（3

9、3秒平均值）秒平均值）最大風能利用系數(shù)：最大風能利用系數(shù)： Cpmax0.44Cpmax0.44噪聲：噪聲：LWA100dB(A)(LWA100dB(A)(距地面距地面1010米，米，8m/s8m/s風速標準狀況下風速標準狀況下) )年均可利用率：年均可利用率： 95%95%設計使用壽命：設計使用壽命： 2020年年 1.2MW1.2MW直接驅(qū)動風機主要技術指標直接驅(qū)動風機主要技術指標u結構簡單緊湊，可靠性高；結構簡單緊湊，可靠性高；u機械傳動損耗減少；機械傳動損耗減少；u電機效率高，運行范圍寬；電機效率高，運行范圍寬；u無需勵磁，無碳刷滑環(huán)，維護量少；無需勵磁，無碳刷滑環(huán)，維護量少；u對惡劣

10、環(huán)境的適應性很強；對惡劣環(huán)境的適應性很強；u發(fā)電品質(zhì)高，無需進行無功補償；發(fā)電品質(zhì)高，無需進行無功補償；直接永磁技術的優(yōu)勢直接永磁技術的優(yōu)勢 永磁發(fā)電機與勵磁發(fā)電機的最大區(qū)別在于它的勵磁磁永磁發(fā)電機與勵磁發(fā)電機的最大區(qū)別在于它的勵磁磁場是由永磁體產(chǎn)生的。場是由永磁體產(chǎn)生的。 永磁體在電機中既是永磁體在電機中既是磁源磁源，又是，又是磁路的組成部分磁路的組成部分。永。永磁體的磁性能不僅與生產(chǎn)廠的制造工藝有關，還與永磁體磁體的磁性能不僅與生產(chǎn)廠的制造工藝有關，還與永磁體的形狀和尺寸、充磁機的容量和充磁方法有關，的形狀和尺寸、充磁機的容量和充磁方法有關，具體性能具體性能數(shù)據(jù)的離散性很大數(shù)據(jù)的離散性很大

11、。 而且永磁體在電機中所能提供的磁通量和磁動勢還隨而且永磁體在電機中所能提供的磁通量和磁動勢還隨磁路其余部分的材料性能、尺寸和電機運行狀態(tài)而磁路其余部分的材料性能、尺寸和電機運行狀態(tài)而變化變化。 此外，永磁發(fā)電機的磁路結構多種多樣，漏磁路十分此外，永磁發(fā)電機的磁路結構多種多樣，漏磁路十分復雜，而且漏磁通占的比例較大，鐵磁材料部分又比較容復雜，而且漏磁通占的比例較大，鐵磁材料部分又比較容易飽和，磁導是非線性的。這些都增加了永磁發(fā)電機電磁易飽和，磁導是非線性的。這些都增加了永磁發(fā)電機電磁計算的復雜性，使計算結果的準確度低于電勵磁發(fā)電機。計算的復雜性，使計算結果的準確度低于電勵磁發(fā)電機。 因此，必須

12、建立新的設計概念，重新分析和改進磁因此，必須建立新的設計概念，重新分析和改進磁路結構和控制系統(tǒng)；必須應用現(xiàn)代設計方法，研究新的分路結構和控制系統(tǒng)；必須應用現(xiàn)代設計方法，研究新的分析計算方法，以提高設計計算的準確度；必須研究采用先析計算方法，以提高設計計算的準確度；必須研究采用先進的測試方法和制造工藝。進的測試方法和制造工藝。 永磁材料的技術性能與退磁曲線的形狀永磁材料的技術性能與退磁曲線的形狀, 對電機的性對電機的性能、外形尺寸、運行可靠性等有很大的影響能、外形尺寸、運行可靠性等有很大的影響,是設計與制是設計與制造永磁電機時需要考慮的十分重要的參數(shù)。對于不同的情造永磁電機時需要考慮的十分重要的

13、參數(shù)。對于不同的情況況, 不同的場合不同的場合, 應采用不同的結構形式和永磁材料。圖應采用不同的結構形式和永磁材料。圖 給出這幾種永磁材料的退磁曲線給出這幾種永磁材料的退磁曲線(還受溫度影響）。還受溫度影響）。 永磁發(fā)電機制成后不需外界能量即可維持其磁場，但也永磁發(fā)電機制成后不需外界能量即可維持其磁場，但也造成從外部調(diào)節(jié)、控制其磁場極為困難。這些使永磁發(fā)電機造成從外部調(diào)節(jié)、控制其磁場極為困難。這些使永磁發(fā)電機的應用范圍受到了限制。的應用范圍受到了限制。 但是，隨著但是，隨著MOSFET、IGBTT等電力電子器件的控制等電力電子器件的控制技術的迅猛發(fā)展，永磁發(fā)電機在應用中無需磁場控制而只進技術的

14、迅猛發(fā)展，永磁發(fā)電機在應用中無需磁場控制而只進行電機輸出控制。設計時需要釹鐵硼材料，電力電子器件和行電機輸出控制。設計時需要釹鐵硼材料，電力電子器件和微機控制三項新技術結合起來，使永磁發(fā)電機在嶄新的工況微機控制三項新技術結合起來，使永磁發(fā)電機在嶄新的工況下運行。下運行。 控制問題控制問題不可逆退磁問題不可逆退磁問題 如果設計和使用不當，永磁發(fā)電機在如果設計和使用不當，永磁發(fā)電機在溫度過高溫度過高（釹鐵（釹鐵硼永磁）或過低（鐵氧體永磁）時，在沖擊電流產(chǎn)生的硼永磁）或過低（鐵氧體永磁）時，在沖擊電流產(chǎn)生的電電樞反應作用樞反應作用下，或在下，或在劇烈的機械振動劇烈的機械振動時有可能產(chǎn)生不可逆時有可能

15、產(chǎn)生不可逆退磁，或叫失磁，使電機性能降低，甚至無法使用。因而，退磁，或叫失磁，使電機性能降低，甚至無法使用。因而，既要研究開發(fā)適合于電機制造廠使用的檢查永磁材料熱穩(wěn)既要研究開發(fā)適合于電機制造廠使用的檢查永磁材料熱穩(wěn)定性的方法和裝置，又要分析各種不同結構形式的抗去磁定性的方法和裝置，又要分析各種不同結構形式的抗去磁能力，以便在設計和制造時采用相應措施保證永磁式發(fā)電能力，以便在設計和制造時采用相應措施保證永磁式發(fā)電機不會失磁。機不會失磁。 成本問題成本問題 由于稀土永磁材料目前的價格還比較貴，稀土永磁由于稀土永磁材料目前的價格還比較貴，稀土永磁發(fā)電機的成本一般比電勵磁式發(fā)電機高，但這個成會在發(fā)電機

16、的成本一般比電勵磁式發(fā)電機高，但這個成會在電機高性能和運行中得到較好的補償。在今后的設計中電機高性能和運行中得到較好的補償。在今后的設計中會根據(jù)具體使用的場合和要求，進行性能、價格的比較，會根據(jù)具體使用的場合和要求，進行性能、價格的比較，并進行結構的創(chuàng)新和設計的優(yōu)化，以降低制造成本。并進行結構的創(chuàng)新和設計的優(yōu)化，以降低制造成本。 無可否認，現(xiàn)正在開發(fā)的產(chǎn)品成本價格比目前通用無可否認，現(xiàn)正在開發(fā)的產(chǎn)品成本價格比目前通用的發(fā)電機略高，但是我們相信，隨著產(chǎn)品更進一步的完的發(fā)電機略高，但是我們相信，隨著產(chǎn)品更進一步的完美，成本問題會得到很好的解決。美國美，成本問題會得到很好的解決。美國DELPHI（德

17、爾（德爾福）公司的技術部負責人認為：福）公司的技術部負責人認為：“顧客注重的是每公斤顧客注重的是每公斤瓦特上的成本。瓦特上的成本?！彼倪@一說法充分說明了交流永磁發(fā)他的這一說法充分說明了交流永磁發(fā)電機的市場前景不會被成本問題困擾。電機的市場前景不會被成本問題困擾。低速永磁風力發(fā)電機設計特點低速永磁風力發(fā)電機設計特點定子定子: 永磁發(fā)電機的定子結構與一般電機類似永磁發(fā)電機的定子結構與一般電機類似,但因為該類發(fā)電但因為該類發(fā)電機的電負荷較大機的電負荷較大,使得發(fā)電機的銅耗較大使得發(fā)電機的銅耗較大,因此應在保證齒、軛因此應在保證齒、軛磁通密度及機械強度的前提下磁通密度及機械強度的前提下,盡量加大槽面

18、積盡量加大槽面積,增加繞組線徑增加繞組線徑,減小銅耗減小銅耗,提高效率。提高效率。 定子繞組的分布影響風力發(fā)電機的起動阻力矩的大小。定子繞組的分布影響風力發(fā)電機的起動阻力矩的大小。起動阻力矩是永磁式風力發(fā)電機設計中的一個至關重要的起動阻力矩是永磁式風力發(fā)電機設計中的一個至關重要的參數(shù)。參數(shù)。 起動阻力矩小起動阻力矩小,發(fā)電機在低速風時便能發(fā)電發(fā)電機在低速風時便能發(fā)電,風能利用風能利用程度高程度高;反之反之,風能利用程度低。風能利用程度低。 起動阻力矩是由于永磁電機中齒槽效應的影響起動阻力矩是由于永磁電機中齒槽效應的影響,使得使得發(fā)電機在起動時引起的磁阻力矩。發(fā)電機在起動時引起的磁阻力矩。 從電

19、機理論上講從電機理論上講,降低齒槽效應所引起的阻力矩的方降低齒槽效應所引起的阻力矩的方法法,主要是采用定子斜槽、轉(zhuǎn)子斜極以及定子分數(shù)槽繞組。主要是采用定子斜槽、轉(zhuǎn)子斜極以及定子分數(shù)槽繞組。根據(jù)文獻及實踐經(jīng)驗根據(jù)文獻及實踐經(jīng)驗,采用分數(shù)槽繞組是降低阻轉(zhuǎn)矩最有采用分數(shù)槽繞組是降低阻轉(zhuǎn)矩最有效的辦法。（公司采用斜極）效的辦法。（公司采用斜極）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 永磁風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁路結構永磁風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁路結構,按工作主磁場方向的按工作主磁場方向的不同不同,主要分為切向式和徑向式兩種結構主要分為切向式和徑向式兩種結構:如圖如圖 所示。所示。切向式切向式徑向式徑向式 徑向式結構的永磁體直接粘在轉(zhuǎn)子磁軛上徑向式

20、結構的永磁體直接粘在轉(zhuǎn)子磁軛上,一對極的一對極的兩塊永磁體串聯(lián)兩塊永磁體串聯(lián),永磁體僅有一個截面提供每極磁通永磁體僅有一個截面提供每極磁通,所以所以氣隙磁密較小氣隙磁密較小,發(fā)電機的體積稍大。永磁體粘結在轉(zhuǎn)子表發(fā)電機的體積稍大。永磁體粘結在轉(zhuǎn)子表面受到轉(zhuǎn)子周向長度的限制面受到轉(zhuǎn)子周向長度的限制,這在多極電機中格外明顯。這在多極電機中格外明顯。 倘若增大轉(zhuǎn)子外徑倘若增大轉(zhuǎn)子外徑, 勢必加大發(fā)電機的體積。勢必加大發(fā)電機的體積。 切向式結構是把永磁體鑲嵌在轉(zhuǎn)子鐵心中間固定在隔切向式結構是把永磁體鑲嵌在轉(zhuǎn)子鐵心中間固定在隔磁套上磁套上,隔磁套由非磁性材料制成隔磁套由非磁性材料制成(如銅、不銹鋼、工程材

21、如銅、不銹鋼、工程材料等料等) ,用來隔斷永磁體與轉(zhuǎn)子的漏磁通路用來隔斷永磁體與轉(zhuǎn)子的漏磁通路,減少漏磁。從圖減少漏磁。從圖 可以看出可以看出,該結構使永磁體起并聯(lián)作用該結構使永磁體起并聯(lián)作用,即永磁體有兩個截即永磁體有兩個截面對氣隙提供每極磁通面對氣隙提供每極磁通,使發(fā)電機的氣隙磁密較高使發(fā)電機的氣隙磁密較高,在多極在多極情況下效果更好情況下效果更好,而且該結構對永磁體寬度的限制不是很而且該結構對永磁體寬度的限制不是很大大,極數(shù)較多時極數(shù)較多時,可擺放足夠多的永磁體。所設計的發(fā)電機可擺放足夠多的永磁體。所設計的發(fā)電機轉(zhuǎn)速較低轉(zhuǎn)速較低,需較多的極數(shù)以減少體積和滿足頻率要求需較多的極數(shù)以減少體積

22、和滿足頻率要求,所以所以選用切向式結構。（目前公司徑向）選用切向式結構。（目前公司徑向）極對數(shù)選擇極對數(shù)選擇 在永磁電機中在永磁電機中,根據(jù)永磁體的體積的計算公式根據(jù)永磁體的體積的計算公式可以看出可以看出,增大頻率可以減少需要的永磁體體積增大頻率可以減少需要的永磁體體積,又從又從f = pn/60 知道知道,在轉(zhuǎn)速在轉(zhuǎn)速n 一定時一定時,頻率頻率f 和極對數(shù)和極對數(shù)p 成正比。因成正比。因此此,在設計發(fā)電機時應盡量增加在設計發(fā)電機時應盡量增加p ,同時同時,根據(jù)技術條件要求根據(jù)技術條件要求,風力發(fā)電機的頻率應不低于風力發(fā)電機的頻率應不低于20Hz ,這也要求低速風力發(fā)電這也要求低速風力發(fā)電機具

23、有較多的極數(shù)機具有較多的極數(shù),但是但是,極數(shù)過多也會受電機尺寸及加工極數(shù)過多也會受電機尺寸及加工工藝的限制工藝的限制,尤其是切向式結構的轉(zhuǎn)子。尤其是切向式結構的轉(zhuǎn)子。 然而然而,國內(nèi)外許多專家認為國內(nèi)外許多專家認為,永磁發(fā)電機型風力發(fā)電系永磁發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng)是未來風力發(fā)電技術的主要發(fā)展方向統(tǒng)是未來風力發(fā)電技術的主要發(fā)展方向,對大型直驅(qū)式設對大型直驅(qū)式設計來說尤其是這樣。從理論上講計來說尤其是這樣。從理論上講,系統(tǒng)的電能輸出是按它系統(tǒng)的電能輸出是按它獲得的空氣體積的三次方增加的獲得的空氣體積的三次方增加的,也就是說也就是說,隨著風力發(fā)電隨著風力發(fā)電機組單機容量不斷增大機組單機容量不斷增大,系

24、統(tǒng)各結構部件的重量也會成比系統(tǒng)各結構部件的重量也會成比例地增加例地增加,因此發(fā)展結構簡單的永磁發(fā)電機具有一定的優(yōu)因此發(fā)展結構簡單的永磁發(fā)電機具有一定的優(yōu)勢。勢。 特別是隨著永磁材料技術、現(xiàn)代電力電子技術、控制特別是隨著永磁材料技術、現(xiàn)代電力電子技術、控制技術等的發(fā)展技術等的發(fā)展,永磁發(fā)電機型直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的市場永磁發(fā)電機型直驅(qū)式風力發(fā)電系統(tǒng)的市場前景逐漸顯現(xiàn)。前景逐漸顯現(xiàn)。高壓永磁發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng)高壓永磁發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng) ABB公司于公司于1998年研制出一種新型風力發(fā)電系統(tǒng)年研制出一種新型風力發(fā)電系統(tǒng)(Powerformer)。該系統(tǒng)采用高壓永磁發(fā)電機。該系統(tǒng)采用高壓永磁發(fā)電機(

25、Windformer)直接與風力機相連直接與風力機相連,變槳距控制變槳距控制,采用高壓直采用高壓直流流(HVDC)輸電的連接方式實現(xiàn)系統(tǒng)并網(wǎng)輸電的連接方式實現(xiàn)系統(tǒng)并網(wǎng),輸出功率可以達輸出功率可以達到到3MW,輸出電壓不低于輸出電壓不低于20kV。這種風力發(fā)電系統(tǒng)的結構。這種風力發(fā)電系統(tǒng)的結構如圖所示。如圖所示。 發(fā)電機的轉(zhuǎn)子用新型永磁材料釹鐵硼和釤鈷制成發(fā)電機的轉(zhuǎn)子用新型永磁材料釹鐵硼和釤鈷制成,且且為多極為多極,結構與上述多極永磁發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng)相似。結構與上述多極永磁發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng)相似。 主要不同之處是主要不同之處是,該系統(tǒng)采用的高壓永磁發(fā)電機的定子該系統(tǒng)采用的高壓永磁發(fā)電機的定

26、子是用一種圓形交聯(lián)聚乙烯電纜是用一種圓形交聯(lián)聚乙烯電纜(XLPE)繞制的電纜電樞繞繞制的電纜電樞繞組組,電纜具有堅固的固體絕緣電纜具有堅固的固體絕緣,工作電場強度可高達工作電場強度可高達15kV/mm(有效值有效值)。 該系統(tǒng)中每臺電機發(fā)出高壓電該系統(tǒng)中每臺電機發(fā)出高壓電,輸出端可以經(jīng)過整流輸出端可以經(jīng)過整流裝置直接接到直流母線上裝置直接接到直流母線上,再經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電輸再經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電輸送到當?shù)仉娋W(wǎng)送到當?shù)仉娋W(wǎng);若要輸送到遠方電網(wǎng)若要輸送到遠方電網(wǎng),則通過升壓變壓器接則通過升壓變壓器接入高壓輸電線路。入高壓輸電線路。 Powerformer的的優(yōu)點：優(yōu)點：不需要齒輪箱不需要齒

27、輪箱,電機轉(zhuǎn)子上也沒有電機轉(zhuǎn)子上也沒有勵磁裝置和滑環(huán)勵磁裝置和滑環(huán),結構簡單結構簡單,減少了系統(tǒng)損耗減少了系統(tǒng)損耗,可靠性更高?？煽啃愿?。 另外另外,傳統(tǒng)的發(fā)電側輸出電壓一般維持在傳統(tǒng)的發(fā)電側輸出電壓一般維持在20kV以下以下,要要實現(xiàn)發(fā)電側與輸電網(wǎng)的順利對接實現(xiàn)發(fā)電側與輸電網(wǎng)的順利對接,需借助升壓變壓器。而需借助升壓變壓器。而Power former整合了發(fā)電機和升壓變壓器整合了發(fā)電機和升壓變壓器,使機組元件大使機組元件大大減少大減少,系統(tǒng)的有功損耗和無功損耗都大大降低。其發(fā)電系統(tǒng)的有功損耗和無功損耗都大大降低。其發(fā)電機側輸出的電壓在機側輸出的電壓在20kV以上以上,直接通過直接通過HVD

28、C輸電方式把輸電方式把電輸送到負荷端電輸送到負荷端,分散式的不可控整流提高了機組效率和分散式的不可控整流提高了機組效率和運行可靠性。運行可靠性。 缺點：缺點：這種系統(tǒng)采用的高壓發(fā)電機的轉(zhuǎn)子需要大量永磁材這種系統(tǒng)采用的高壓發(fā)電機的轉(zhuǎn)子需要大量永磁材料料,且對材料性能的穩(wěn)定性要求較高且對材料性能的穩(wěn)定性要求較高,同時發(fā)電機對整個系同時發(fā)電機對整個系統(tǒng)的其他方面要求也較高統(tǒng)的其他方面要求也較高,這些都使機組成本增加。這些都使機組成本增加。 目前目前,Powerformer還屬于試驗階段還屬于試驗階段,整個系統(tǒng)長期運整個系統(tǒng)長期運行的性能如何還有待進一步深入研究。行的性能如何還有待進一步深入研究。橫向

29、磁通發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng)橫向磁通發(fā)電機型風力發(fā)電系統(tǒng) 目前大量使用的風力機都是水平軸型目前大量使用的風力機都是水平軸型,它把發(fā)電機裝它把發(fā)電機裝在塔架頂端的機艙內(nèi)在塔架頂端的機艙內(nèi),對發(fā)電機的體積和重量也有一定要對發(fā)電機的體積和重量也有一定要求。求。 傳統(tǒng)永磁電機雖然質(zhì)量相對輕些傳統(tǒng)永磁電機雖然質(zhì)量相對輕些,但存在定子齒槽在但存在定子齒槽在同一截面、幾何尺寸相互制約的缺陷。同一截面、幾何尺寸相互制約的缺陷。 另外另外,應用于風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機要求具有較高的應用于風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電機要求具有較高的轉(zhuǎn)矩密度轉(zhuǎn)矩密度,因而近年來把橫向磁通發(fā)電機應用于風力發(fā)電因而近年來把橫向磁通發(fā)電機應用于風力發(fā)電系統(tǒng)開始引起人們關注。系統(tǒng)開始引起人們關注。 橫向磁通發(fā)電機的定子齒槽和電樞線圈在空間上互相橫向磁通發(fā)電機的定子齒槽和電樞線圈在空間上互相垂直垂直,磁路方向沿轉(zhuǎn)子軸向方向磁路方向沿轉(zhuǎn)子軸向方向,定子尺寸和線圈尺寸相互定子尺寸和線圈尺寸相互獨立獨立,它實現(xiàn)